一种发光二极管结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种发光二极管结构，通过N电极区域设有表面粗糙的凹槽结构，从而增加发光面积，改变全反射临界角，减少了发生全反射现象，以达到提升发光二极管的光萃取效率；通过在表面粗糙的凹槽结构上形成N电极，可以增加电极与凹槽结构的接触面积，从而增加电极粘附性，提高发光二极管的可靠性。
【专利说明】一种发光二极管结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体【技术领域】，尤其是一种可以增加出光面积、提高光萃取效率的发光二极管结构。
【背景技术】
[0002]发光二极管(英文为Light Emitting D1de，简称LED)是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。
[0003]如图1所示，在常规正装发光二极管结构中，包括基板100，由下往上堆叠的N型层101、发光区102、P型层103、电流扩展层105、P电极106以及设置在裸露的N型层107表面上的N电极106。由于N电极区域107是平面结构，不利于光导出，且光滑平面会增加发生全反射机率，限制了光的萃取效率。
【发明内容】
[0004]为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种发光二极管结构。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种发光二极管结构，包括:由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的量子阱层组成的发光外延层，以及位于第二半导体层上的P电极、位于第一半导体层上的N电极，其特征在于:所述N电极区域设有表面粗糙的凹槽结构。
[0006]优选地，所述凹槽结构呈上宽下窄。
[0007]优选地，所述凹槽结构的粗糙表面由若干个凹/凸透镜组成。
[0008]优选地，所述凹/凸透镜呈周期性规则分布或者随机分布。
[0009]优选地，所述凹槽结构为沿第二半导体层表面向下贯穿至第一半导体层内部。
[0010]优选地，所述凹槽结构仅形成于第一半导体层。
[0011]优选地，在所述P电极与发光外延层之间形成电流扩展层。
[0012]优选地，所述发光外延层为氮化镓基半导体层，其发射的光波波长小于500nm。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括且不局限于:
[0014]本实用新型通过N电极区域设有表面粗糙的凹槽结构，从而增加发光面积，改变全反射临界角，减少了发生全反射现象，以达到提升发光二极管的光萃取效率；通过在表面粗糙的凹槽结构上形成N电极，可以增加电极与凹槽结构的接触面积，从而增加电极粘附性，提高发光二极管的可靠性。
[0015]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0017]图1为常规正装的氮化镓基发光二极管结构的剖视示意图。
[0018]图2为本实用新型实施例1的氮化镓基发光二极管结构的剖视示意图。
[0019]图3为图2中的凹槽结构放大示意图。
[0020]图4为本实用新型实施例2的氮化镓基发光二极管结构的凹槽结构示意图。
[0021]图中各标号表示:100,200:基板；101，201:N型层;102，202:量子阱层；103，203:P型层;104，204:电流扩展层;105，205:P电极；106，206:N电极；107，207:N电极区域；208:凹槽结构。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
[0023]以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0024]实施例1
[0025]如图2所示，一种正装的发光二极管结构，包括基板200、由第一半导体层(N型层)201、第二半导体层(P型层)203及夹在两层之间的量子阱层202组成的发光外延层，以及位于P型层203上的电流扩展层204、位于电流扩展层204上的P电极205和位于N型层201上的N电极206。
[0026]上述发光外延层可以通过采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文缩写为MOCVD)在生长基板200上或通过覆晶技术粘结在散热性基板200上。上述发光二极管为蓝光系发光二极管，发光外延层材料为GaN基化合物。电极一般可直接形成于发光外延层上或是形成于发光外延层上的电流扩展层，用于连通外部电源，激发P-N结发光。
[0027]在本实施例，基板200优选蓝宝石，电流扩展层204优选ITO (氧化铟锡化合物)；在所述蓝宝石基板200与N型层201还可以形成现有技术习知的缓冲层以及不掺杂氮化镓层等；在所述P型层203与电流扩展层204还可以形成现有技术常用的S12电流阻挡层等。
[0028]如图3所示，在本实施例，N电极区域207设置有上宽下窄的凹槽结构208，该凹槽结构的表面呈粗糙状，且由若干个不规则(随机分布)的凹透镜组成，其通过沿第二半导体层表面向下蚀刻至第一半导体层内部形成。
[0029]在形成凹槽结构208之后，分别在电流扩展层204和凹槽结构208上的N型层201上制作P电极205和N电极206，从而实现P、N电极与发光外延层电性耦合。
[0030]如图2的光路示意图所示，由于通过N电极区域设有表面粗糙的凹槽结构，即若干个凹透镜比常规的平面光滑结构面积增加，于是当发光外延层将光源出射，该光源经由各该凹透镜表面出射，增加发光面积；此外，由于表面粗糙的凹槽结构改变了全反射临界角，减少了发生全反射现象，以达到提升发光二极管的光萃取效率；再者，通过在表面粗糙的凹槽结构上形成N电极，可以增加电极与凹槽结构的接触面积，从而增加电极粘附性，提高发光二极管的可靠性。
[0031]实施例2
[0032]如图4所示，与实施例1不同的是，本实施例的凹槽结构208仅形成于第一半导体层(N型层)101，且凹槽结构表面由若干个周期性阵列(规则分布)凹透镜组成。
[0033]综上所述，本实用新型的发光二极管结构设计精神在于:通过在N电极区域设有表面粗糙的凹槽结构，从而增加发光面积，改变全反射临界角，减少了光损耗，以达到提升发光二极管的光萃取效率；通过在表面粗糙的凹槽结构上形成N电极，可以增加电极与凹槽结构的接触面积，从而增加电极粘附性，提高发光二极管的可靠性。
[0034]很明显地，本实用新型的说明不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本实用新型构思的全部实施方式。
【权利要求】
1.一种发光二极管结构，包括:由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的量子阱层组成的发光外延层，以及位于第二半导体层上的P电极、位于第一半导体层上的N电极，其特征在于:所述N电极区域设有表面粗糙的凹槽结构。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于:所述凹槽结构呈上宽下窄。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于:所述凹槽结构的粗糙表面由若干个凹/凸透镜组成。
4.根据权利要求3所述的一种发光二极管结构，其特征在于:所述凹/凸透镜呈周期性规则分布或者随机分布。
5.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于:所述凹槽结构为沿第二半导体层表面向下贯穿至第一半导体层内部。
6.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于:所述凹槽结构仅形成于第一半导体层。
7.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于:在所述P电极与发光外延层之间形成电流扩展层。
8.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于:所述发光外延层为氮化镓基半导体层，其发射的光波波长小于500nm。
【文档编号】H01L33/22GK204257687SQ201420755635
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】彭康伟, 林素慧, 许圣贤, 林潇雄, 刘传桂, 郑建森 申请人:厦门市三安光电科技有限公司